ВВЕДЕНИЕ

Функционирование мобильных сетей сотовой связи третьего поколения к настоящему стало вполне осязаемой реальностью. Стандарты третьего поколения — американский IMT2000-MC, являющийся развитием стандарта CDMA2000, европейский IMT2000-MC, более известный как UMTS [3, 4], который разработан в целях наиболее органичного развития сетей GSM, позволили обеспечить представление пользовательских услуг (потоковое вещание, передача мультимедийной информации, высокоскоростной интернет и др.), недоступных в традиционных сетях второго поколения.

Дальнейшим развитием мировых телекоммуникационных технологий в области мобильной связи являются разработка и внедрение стандартов четвёртого поколения (4G), обеспечивающих ещё большие скорости передачи данных (и, как следствие, повышение качества предлагаемых пользовательских услуг) при общем снижении издержек в эксплуатации телекоммуникационного оборудования. Одной из технологий, призванных для решения насущных задач современных телекоммуникаций, является технология Long Term Evolution, или, сокращённо, LTE-технология. Соответственно этому, сети мобильной связи, реализованные на основе такой технологии, называют

LTE-сети.

Вконце 2009 г. шведско-финский оператор телекоммуникационных услуг TeliaSonera совместно с производителем телекоммуникационного оборудования Ericsson объявили о запуске в городах Стокгольм и Осло первой в мире коммерческой LTE-сети с заявленной скоростью передачи данных до 80 Мбит/с. К настоящему моменту (май 2011 г.) в мире насчитывается около 20 функционирующих в коммерческом режиме сетей LTE, при этом ещё около 50 сетей либо уже эксплуатируются в тестовом режиме, либо готовятся к запуску в ближайшее время.

ВРоссийской Федерации запуск сетей LTE, по крайней мере, в опытной эксплуатации, планировался ещё в середине 2010 г., когда

5

компания “Скартел”, работающая под брендом “Yota”, заявила о своём желании развёртывать сети LTE на базе сетей WiMax, коммерческая эксплуатация которых уже была начата. Однако компании было

вэтом отказано, поскольку имеющаяся у ней лицензия на работу в частотном диапазоне 2,5…2,7 ГГц предполагает использование оборудование сетей WiMAX. Тем не менее, ожидается, что запуск сетей LTE в России в пределах 2011 г. всё же состоится.

Целью предлагаемого учебного пособия является знакомство читателя с основными особенностями технологии LTE.

Основная часть пособия состоит из двух глав.

Первая глава является обзорной, в ней рассматриваются особенности архитектуры сетей LTE, функции, возлагаемые на основные сетевые блоки, взаимоувязанная структура физических, транспортных и логических каналов, организация пользовательских услуг.

Вторая глава посвящена достаточно подробному рассмотрению физического уровня сетей LTE. Излагаются принципы технологий OFDM и SC-FDMA, лежащие в основе организации передачи данных

внисходящем и восходящем направлениях, изучается структура физических каналов в обоих направлениях, организация в них пользовательской и служебной информации, используемые методы модуляции и кодирования.

Целесообразно сделать ряд замечаний и пояснений, касающихся как существа излагаемых вопросов, так и особенностей самого пособия.

Прежде всего, необходимо отметить некоторую условность понятия “сети LTE”, под которой — вопреки требованиям однозначной критериальности в технической терминологии — понимают и систему, и сеть, и, наконец, сетевую технологию четвёртого поколения. Как уже было сказано, сети LTE являются дальнейшим развитием сетей UMTS третьего поколения. В отличие от многих телекоммуникационных систем, для которых спецификации (даже если их достаточно большое количество) имеют чётко выраженные “перечислимость и

6

предназначенность”, техническая документация на систему UMTS представляет собой коллосальное количество разнообразных документов, разрабатываемых в рамках международного консорциума

3GPP (3rd Generation Partnership Project) и открыто публикуемых на страницах всемирного форума www.3gpp.net. Такие документы сгруппированы в соответствующие серии по признаку общности ка- кого-либо аспекта.

Технические спецификации, относящиеся непосредственно к сетям LTE, выделены в 36-ю серию. Наиболее значимыми спецификациями, определяющими физический уровень, т. е. “лицо” сети радиодоступа, являются следующие:

•TS 36.211: Physical Channels and Modulation (физические каналы

имодуляция);

•TS 36.212: Multiplexing and Channel Coding (мультиплексирова-

ние и канальное кодирование);

•TS 36.213: Physical Layer Procedures (процедуры физического уровня);

•TS 36.214: Physical Layer — Measurements (измерения, осущест-

вляемые на физическом уровне).

Кроме того, к сетям LTE относится большая часть спецификаций для сетей UMTS, в том числе, касающихся предоставления пользовательских услуг.

В этой связи авторам представляется нецелесообразным традиционный подход к использованию в тексте ссылок на нормативные документы, когда они представлены в библиографическом списке; вместо этого лучше прямо в тексте указывать номер соответствующей спецификации, полагая, что читатель активно работает с общим хранилищем технических документов, представленными на вышеуказанном форуме. Аналогично этому, нет особого смысла указывать в библиографическом списке многочисленные Рекомендации Международного союза электросвязи — доступ к ним имеется на соответствующем сайте www.itu.int.

7

Следует особо подчеркнуть, что предлагаемое пособие никак не может быть использовано в качестве замены техническим спецификациям, с которыми, как предполагается, должен быть в очень тесном контакте любой специалист, занимающийся разработкой каких-либо программно-аппаратных решений.

Как обычно, имеет место ставшая уже традиционной в телекоммуникационной литературе проблема обращениями с терминами. Реалии сегодняшнего дня таковы, что осваиваемая специалистами телекоммуникационная терминология представляет собой, по существу, набор языковых заимствований (как правило, англоязычных). Более того, наблюдается очевидная тенденция к изъятию из научной лексики устоявшихся русскоязычных терминов и ничем не обоснованная замена их “оригинальными” вариантами в виде языковых калек. Повидимому, остановить такую тенденцию уже не представляется возможным. В этой связи авторы постарались по возможности сохранять традиционную отечественную терминологию и вводить заимствованные неологизмы лишь при очевидном отсутствии традиционного научного или технического термина. Как правило, наряду с вариантом перевода нового термина в тексте приводится его оригинальный (англоязычный) вариант, и авторы будут признательны, если им будет предоставлен более точный и удачный перевод. При этом для удобства в Приложении помещён словарь наиболее употребляемых англоязычных терминов и аббревиатур.

Аналогичные трудности возникают и в отношении многочисленных иллюстраций, содержащихся в учебном пособии. Попытки использовать в качестве поясняющих надписей русскоязычные термины и, тем более, сокращения, очевидно, приведут к существенному различию в визуальном восприятии с аналогичными иллюстрациями в англоязычных спецификаций. В этой связи принято решение сохранять в поясняющих надписях англоязычные термины и сокращения.

Учебное пособие составлено преподавателями кафедры “Радиоэлектронные средства защиты информации” по материалам курсов

8

лекций, читаемых авторами на радиофизическом факультете СанктПетербургского государственного политехнического университета и предназначено для студентов, обучающихся по направлениям подготовки “Техническая физика”, “Радиотехника”, “Инфокоммуникационные технологии и системы связи”. Также оно может оказаться полезным специалистам, занимающимся вопросами проектирования различных устройств сетей LTE.

Авторы выражают глубокую признательность их молодому коллеге А. И. Горлову, чья плодотворная деятельность во многом способствовала успешной работе над книгой. Фактически, его с полным основанием можно считать соавтором данного учебного пособия.

9